一种用于循环流化床锅炉分离器的循环灰取样装置及方法与流程

本发明涉及流化床锅炉技术领域，特别涉及一种用于循环流化床锅炉分离器的循环灰取样装置及方法。

背景技术：

随着能源形势的日趋严峻，传统燃煤锅炉的发展越来越受到限制。循环流化床锅炉具有燃料适应性广、负荷调节性好、燃烧效率高、可实现资源高效综合利用、污染物排放强度低等优点，在国内外应用广泛。

旋风分离器是循环流化床锅炉的重要设备，典型的旋风分离器由进气管道、分离器筒体、中心筒、回料器和回料腿等部分组成。主要作用是将高温固体颗粒从烟气中分离出来，送回燃烧室，以维持燃烧室的快速流化状态和物料平衡，保证大颗粒燃料多次循环，直至燃尽。分离器分离效率决定了锅炉循环灰量的比例，直接影响锅炉运行经济性和安全性。

分离器分离效率和能力的评价指标较多，但是最为直接的指标即分离器所能分离的循环灰的粒径，一般认为循环灰粒径越小，分离器效果越好，性能较好的分离器分离得到的循环灰中位粒径小于200μm。然而目前现场锅炉一般没有设计专门的循环灰取样点，仅在回料阀设有事故排灰点。但事故排灰点在锅炉热态运行时禁止开启。因为其开启后，不易关闭，排灰量不好控制，且直接排出时灰温较高，实际操作难度较大存在危险，对锅炉安全运行影响太大。

循环灰不能运行中在线取样分析对于分离器分离效果的及时评估不利。鉴于以上问题，开发一种循环灰在线取样装置对锅炉分离器运行性能的分析评估具有重要意义。

技术实现要素：

本发明的目的在于一种用于循环流化床锅炉分离器的循环灰取样装置及方法，解决了现有技术中存在的不足。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明提供的一种用于循环流化床锅炉分离器的循环灰取样装置，包括循环灰收集装置和锥形阀，其中，锅炉的烟气出口连接旋风分离器的入口，旋风分离器的循环灰出口连接回料阀的入口，所述回料阀上开设有一个循环灰出口，该循环灰出口与锥形阀连接；所述锥形阀与循环灰收集装置连接。

优选地，所述锥形阀的出口和循环灰收集装置之间设置有循环灰落灰管。

优选地，所述循环灰落灰管的内管壁敷设有耐火材料。

优选地，所述锥形阀包括阀塞、阀座、水冷阀杆、液压执行器和阀体，其中，液压执行器安装在阀体的外侧壁上，所述液压执行器的输出轴连接水冷阀杆的一端，水冷阀杆的另一端伸入至阀体的内腔中，与置于阀体入口处的阀塞连接；所述阀体的入口处还设置有阀座，所述阀塞与阀座上的安装孔相配合。

优选地，所述水冷阀杆的外壁上包覆有水冷套；所述阀体的内侧敷设有耐火材料；所述阀塞和阀座均由耐磨耐火材料制成。

优选地，所述循环灰收集装置包括循环灰收集箱和水冷外壳，其中，循环灰收集箱设置在水冷外壳的内腔中；所述水冷外壳上设置有冷却水入口和冷却水出口。

优选地，所述水冷外壳包括两个结构相同的壳体，所述壳体为u型结构；两个壳体对接连接；所述u型结构的壳体的一端为冷却水入口，另一端为冷却水出口。

优选地，所述旋风分离器的烟气出口连接尾部烟道的入口，尾部烟道的出口依次设置有除尘器和烟囱；所述回料阀通过料腿连接锅炉的循环灰入口。

一种用于循环流化床锅炉分离器的循环灰取样方法，基于所述的一种用于循环流化床锅炉分离器的循环灰取样装置，包括以下步骤：

锅炉燃烧产生的烟气进入旋风分离器后分离大颗粒循环灰与携带小颗粒飞灰的烟气；旋风分离器的循环灰出口连接回料阀的入口；回料阀还设置的循环灰出口与锥形阀入口连接，锥形阀取得的循环灰进入循环灰收集装置，从而收集循环灰；收集到的循环灰由循环灰收集装置的阀门出口取出，进行后续的粒径分析工作。

优选地，所述锥形阀上的阀塞通过水冷阀杆与液压执行器连接，液压执行器控制水冷阀杆前后移动，并带动阀塞移动，从而控制阀塞与阀座的相对位置，进而调节锥形阀通流能力，实现控制循环灰取样量的目的。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供的一种用于循环流化床锅炉分离器的循环灰取样装置及方法，在回料阀上再增加一个循环灰出口，通过锥形阀将该循环灰出口与循环灰收集装置连接；该取样装置能够及时方便地取得流化床锅炉分离器内的循环灰，便于测定循环灰粒径进而评价分离器运行过程中的分离效率；同时能够通过锥形阀控制装置控制循环灰取样量；该装置结构简单、无需对锅炉本体进行改造，成本低廉，易于工业化实现；同时，循环灰的取量容易控制，能够实现实时在线取样分析对于分离器的分离效果进行及时评估。

进一步的，循环灰取样装置通过冷却水对收集在取样装置的循环灰进行充分冷却，取样工作安全系数提高。

进一步的，循环灰取样装置中锥形阀杆及循环灰收集箱均有水冷装置冷却，锥形阀塞、阀座由耐磨耐火材料制成，阀体和循环灰落灰管内壁敷设耐火材料，取样器工作寿命长。

附图说明

图1是本发明涉及的取样装置结构示意图；

图2是锥形阀的内部结构示意图；

其中，1、冷却水入口2、循环灰收集箱3、水冷外壳4、冷却水出口5、循环灰收集装置6、锥形阀7、回料阀8、阀塞9、阀座10、水冷阀杆11、液压执行器12、阀体13、循环灰落灰管14、锅炉15、旋风分离器16、料腿17、尾部烟道18、除尘设备19、烟囱。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明进一步详细说明。

如图1所示，本发明提供的一种用于循环流化床锅炉分离器的循环灰取样装置，包括冷却水入口1、循环灰收集箱2、水冷外壳3、冷却水出口4、循环灰收集装置5、锥形阀6、回料阀7、阀塞8、阀座9、水冷阀杆10、液压执行器11、阀体12、循环灰落灰管13、锅炉14、旋风分离器15、料腿16、尾部烟道17、除尘设备18、烟囱19，其中，锅炉14的烟气出口连接旋风分离器15的烟气入口；旋风分离器15的烟气出口连接尾部烟道17的入口；旋风分离器15的循环灰出口连接回料阀7的入口，回料阀7的出口通过料腿16连接锅炉14的循环灰入口；尾部烟道17的出口依次设置有除尘器18和烟囱19。

所述回料阀7上还开设有一个循环灰出口，该循环灰出口连接有锥形阀6。

所述锥形阀6的出口连接循环灰落灰管13，所述循环灰落灰管13的出口连接循环灰收集装置5。

所述循环灰收集装置5包括循环灰收集箱2和水冷外壳3，其中，循环灰收集箱2设置在水冷外壳3的内腔中。

所述水冷外壳3包括两个结构相同的壳体，所述壳体为u型结构；两个壳体对接连接。

所述u型结构的壳体的一端为冷却水入口1，另一端为冷却水出口4。

如图2所示，所述锥形阀6包括阀塞8、阀座9、水冷阀杆10、液压执行器11和阀体12，其中，液压执行器11安装在阀体12的外侧壁上，所述液压执行器11的输出轴连接水冷阀杆10的一端，水冷阀杆10的另一端伸入至阀体12的内腔中，与置于阀体12入口处的阀塞8连接。

所述阀体12的入口处还设置有阀座9，所述阀塞8与阀座9上的安装孔相配合；液压执行器11的伸缩运动，通过水冷阀杆10带动阀塞8的运动，进而实现阀塞8与阀座9之间的相对位置的改变，进而调节锥形阀6的通流能力，实现控制循环灰取样量的目的。

本发明的工作原理：

锅炉14的烟气出口连接旋风分离器15的烟气入口，锅炉14燃烧产生的烟气进入旋风分离器15后分离大颗粒循环灰与携带小颗粒飞灰的烟气；旋风分离器15的烟气出口连接尾部烟道17的入口，旋风分离器15的循环灰出口连接回料阀7的入口；回料阀7的出口通过料腿16连接锅炉14，将循环灰送回炉膛；尾部烟道17的出口依次设置除尘器18和烟囱19，用于排出除尘后的低温烟气；

回料阀7设置一个循环灰出口与锥形阀6入口连接，所述锥形阀6与循环灰落灰管13入口连接；循环灰落灰管13出口与循环灰收集装置5入口连接，锥形阀6取得的循环灰通过循环灰落灰管13进入循环灰收集装置5，从而收集循环灰；收集到的循环灰由收集箱2阀门出口取出，后续进行粒径分析等工作。

其中，锥形阀6的阀塞8通过水冷阀杆10与液压执行器11连接，液压执行器11控制水冷阀杆10前后移动，并带动阀塞8移动，从而控制阀塞8与阀座9的相对位置，进而调节锥形阀6通流能力，实现控制循环灰取样量的目的。

进入循环灰收集装置5的循环灰被收集在循环灰收集箱2中，通过水冷外壳3进行冷却降温，消除循环灰取样时的高温风险。

所述阀塞8、阀座9由耐磨耐火材料制成。

所述水冷阀杆10外层加装水冷套进行冷却。

所述阀体12内侧与循环灰落灰管13管壁内侧敷设耐火材料，提高锥形阀6工作寿命。

阀塞8、阀座9所用耐磨耐火材料为x15crnisi2520耐热钢。

阀体12内侧与循环灰落灰管13管壁所敷设耐火材料为高铝耐磨浇注料。